Električne inštalacije v industriji - bremenska ločilna stikala

Kaj pomeni izraz bremensko ločilno stikalo, najlažje razložimo s pomočjo standarda IEC 60947-3, Stikala, ločilniki in ločilna stikala. Stikalo je mehanska naprava, ki omogoča sklenitev, prekinitev in prevajanje električnega toka v normalnih pogojih uporabe. Stikalo mora biti zmožno prenesti vklop v kratkem stiku, ne pa tudi izklop. Nadalje v standardu najdemo definicijo za ločilno stikalo, ki pravi, da je to stikalo, ki v poziciji izklopa izpolnjuje zahteve za ločilnik. Ločilnik je mehanska naprava, ki v poziciji izklopa ustreza zahtevam izolacije. Če povzamemo, bremensko ločilno stikalo je mehanska naprava, ki omogoča vklapljanje in izklapljanje bremen v normalnih (nazivnih) pogojih obratovanja, medtem ko pri izklopu zagotavlja zadostno razdaljo med kontakti za funkcijo izolacije, kar zagotavlja zanesljiv izklop dela inštalacije od vira napetosti in s tem varnost uporabnika. Po definiciji ločilnega stikala pridemo tudi do simbola IEC, prikazanega na sliki 1. 

 

 

 Slika 1: Simbol IEC za bremensko ločilno stikalo

Glavna električna parametra za izbiro stikala pri posamezni aplikaciji sta nazivna delovna napetost Ue in nazivni delovni tok Ie. Pri večpolnih stikalih je napetost Ue definirana kot medfazna napetost, medtem ko se tok Ie določi glede na kategorijo uporabe (angl. utilization category), ki definira tip bremena in pogostost operacij (vklop/izklop). Tako so stikala označena z AC za kategorijo za izmenične tokokroge in z DC za kategorijo za enosmerne tokokroge, sledi številčna oznaka, ki označuje tip bremena (aplikacija), na koncu pa oznaka A ali B opredeljuje pogostost uporabe. Z A so označena stikala za pogostejšo uporabo, medtem ko B pomeni manj pogosto uporabo. Pogostost uporabe je definirana v odvisnosti od Ie in je podana za število operacij na uro, število operacij v celotni življenjski dobi glede na delovanje z Ie in brez obremenitve. Na primer, pri stikalih z nazivnim delovnim tokom do 100 A pogostost uporabe A znaša skupno število operacij z obremenitvijo Ie in brez obremenitve 10.000 ciklov, za B pa 2.000 ciklov, medtem ko je število operacij na uro omejeno na 120.

 

 Preglednica 1: Kategorije uporabe AC

V praksi to pomeni, da za aplikacijo, kjer bomo s stikalom upravljali električni motor, izberemo nazivni delovni tok stikala glede za kategorijo uporabe AC-23A, ki pa ne sme biti manjši od nazivnega toka upravljanega motorja (navedeno na tablici motorja). Pomembna je tudi nazivna delovna napetost stikala, ki pri večpolnem (trifazni motor) ne sme biti manjša od medfazne napetosti, ki se pojavi med poli.

 

Med drugim srečamo tudi pojme, kot so nazivna izolacijska napetost Ui, impulzna vzdržna napetost Uimp, termični tok Ith, kratkostični vklopni tok Icm, kratkostični izklopni tok Icn, nazivni kratkotrajni (1 sek) vzdržni tok, mehanska vzdržljivost, največja dovoljena moč upravljanih bremen, kot so motorji (kW) kategorije AC-23, kondenzatorji (kVAr) itd.

 

Na karakteristike stikala vplivajo tako tehnologija (mehanizem) kot tudi izbor materialov. Za samo ohišje se po navadi uporabljajo umetne mase, ki morajo zdržati določeno stopnjo negorljivosti, preskus z žarečo žico 960 ⁰C, saj je to izolacijski del naprave, ki je v stiku s tokovodečimi deli. Nekateri proizvajalci zagovarjajo tudi pomen same barve ohišja, saj naj bi bili pri belem ohišju prej vidni znaki pregrevanja, kot so potemnitev, porumenelost ali pa rjave lise. Zelo pomemben je izbor kontaktnih in drugih prevodnih delov stikala, tako zunanjih kot notranjih, veliko se uporabljata aluminij in baker v kombinaciji z drugimi kovinami, kot so srebro, nikelj in kositer. Ker pa kovine zelo rade oksidirajo, to pomeni slab spoj in s tem pregrevanje, kar se rešuje z uporabo samočistilnih kontaktov, tako kontaktni del ob vklopu zaradi grobe površine in zdrsa očisti okside s kontaktne površine in omogoči boljše prevajanje toka. Seveda vrsta in količina izbranih materialov zelo vplivata na končno ceno izdelka, zato tudi tu proizvajalci vedno iščejo kompromise in skušajo ohraniti konkurenčnost, kar pa neposredno vpliva na kakovost in življenjsko dobo izdelka. Razlike med proizvajalci stikal so tudi v sami tehnologiji, mehanizmu stikala.

 

Uporabljata se dve tehnologiji:

  • pritisni kontakt ali kontaktorski tip, kjer ob vklopu en del kontakta pritisne na drugega, in
  • drsni kontakt, kjer je v stikalu drsni mehanizem, lahko je rotacijski ali pa pomični, kontaktna os, slika 3.

 

Pri obeh tehnologijah je stikalo v notranjosti razdeljeno na fiksni in gibljivi del kontakta. Fiksni del je neposredno vezan na zunanje kontakte, gibljivi del kontakta pa je povezan z upravljalnim mehanizmom, ročico. Pri vklopu in izklopu sta pomembna tako čas izvedene akcije kot tudi razdalja zaradi pojava električnega obloka in gašenja, zato stikala vsebujejo vzmeti. Pri stikalih za večje moči in enosmernih stikalih se tako velikokrat za gašenje električnega obloka na kontaktnem delu uporablja tudi gasilna komora.

Slika 3: Drsni kontakt

 

Pri sklenitvi kontakta mora biti zagotovljen tudi ustrezen pritisk med kontaktnimi površinami (kontakt na kontakt), da ne prihaja do odskakovanja (angl. bouncing), kar ima močan vpliv na segrevanje in s tem degradacijo kontaktne površine.

 

 

Literatura

  • IEC 60947-1:2001, Low-voltage switchgear and controlgear - General rules. Edition 3.2.
  • IEC 60947-3:2001, Low-voltage switchgear and controlgear - Switches, disconnectors, switch-disconnector. Edition 2.1.
  • SOCOMEC (2014). Power point presentations.

 

Avtor

Aleksander Cilenšek, ETI d.d.

Povejte naprej: